производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 5.3 / 5.3.3. Закаливаемость и прокаливаемость

Закаливаемость и прокаливаемость являются важными технологическими свойствами сталей.

Закаливаемость — свойство стали приобретать при закалке структуру мартенсита и высокую твердость. Закаливаемость зависит в первую очередь от содержания в стали углерода.

Чем больше углерода в стали, следовательно, после закалки и в мартенсите, тем выше твердость. Своего максимального значения (65...66 HRC) она достигает при концентрации углерода более 0,6...0,8% (см. рис. 5.10). В сталях, содержащих менее 0,3% углерода, образуется низкоуглеродистый мартенсит, не получающий высокой твердости. Поэтому в производственной практике считается, что стали с содержанием углерода менее 0,3% закалку «не принимают»; изделия, изготовленные из таких углеродистых сталей, закалке не подвергают.

Прокаливаемостъ — способность стали получать при закалке мартенситную (или трооститно-мартенситную) структуру и высокую твердость на определенную глубину.

Прокаливаемостъ стали зависит от устойчивости переохлажденного аустенита, а следовательно, от критической скорости охлаждения. Прокаливаемость тем выше, чем меньше критическая скорость охлаждения.

Рассмотрим две стали (стали № 1 и 2) с разной устойчивостью переохлажденного аустенита и, таким образом, имеющие различные критические скорости охлаждения vkp1 < vkp2 (рис 5.16, а). Произведем закалку двух деталей одинакового сечения, изготовленных из этих сталей; условия охлаждения деталей при закалке одинаковы. Естественно, что скорость охлаждения сердцевины обеих деталей vс будет меньше, чем скорость охлаждения поверхностиv. При этом очевидно, что и поверхности, и сердцевины обеих деталей будут охлаждаться с одинаковой скоростью.

Деталь, изготовленная из стали № 1, получит структуру мартенсита (М) по всему сечению, так как vc > vkp1. Деталь из стали № 2 получит структуру мартенсита лишь на определенную глубину, так как vn > vкр2, т.е. со скоростью большей, чем критическая, охлаждается только поверхность, тогда как сердцевина охлаждается медленнее vc < vкр2.

Сталь № 1 будет иметь сквозную прокаливаемость, т.е. по всему сечению стали будет структура мартенсита и одинаково высокая твердость. У стали № 2 в сердцевине произойдет распад аустенита на ферритно-цементитную смесь (например, троостит — Ф + Ц), поэтому твердость сердцевины будет меньше, чем твердость на поверхности (рис. 5.16, б, в).

Рис. 5.16. Прокаливаемость сталей и ее влияние на твердость: а — вид С-образных диаграмм в зависимости от устойчивости переохлажденного аустенита; б, в — распределение твердости по сечению сталей № 1 и 2

Прокаливаемость стали характеризуется критическим диаметром. Это максимальный диаметр образца, в центре которого после закалки получают полумартенситную зону — структуру, состоящую поровну из мартенсита и троостита. Для определения прокаливаемости применяют метод торцевой закалки (рис. 5.17). Стандартный образец, нагретый до температуры закалки, охлаждается с торца через сопло (рис. 5.17, а) на специальной установке. Скорость охлаждения по мере удаления от торца уменьшается, соответственно меняются структура и твердость по длине образца (рис. 5.17, 6). Определив глубину закаленного слоя, т.е. расстояние от торца до полумартенситной зоны, по номограмме (рис. 5.18) определяют критический диаметр стали при закалке в воде и в масле. Глубину расположения полумартенситной зоны устанавливают по твердости, последовательно измеренной вдоль образца от торца к периферии (см, рис. 5.6, б).

Рис. 5.17. Торцевая закалка: а — схема охлаждения при торцевой закалке; б — изменение твердости в зависимости от расстояния от торца

Рис. 5.18. Номограмма определения критического диаметра прокаливаемости стали

Прокаливаемость одной и той же стали в разных плавках может колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от изменения химического состава в пределах марки и связанной с этим величиной зерна и т.п. Поэтому прокаливаемость стали характеризуют не линией, а полосой прокаливаемости (рис. 5.19). Прокаливаемость зависит от целого ряда факторов, определяющих устойчивость переохлажденного аустенита, а также условий охлаждения.

Рис. 5.19. Полоса прокаливаемости стали с 0,4% С

При увеличении скорости охлаждения прокаливаемость уменьшается. Поэтому на номограмме приведены два значения критического диаметра: для быстрого (в воде) и медленного (в масле) охлаждения.

Химический состав стали также влияет на прокаливаемость. Практически все легирующие элементы повышают устойчивость переохлажденного аустенита, следовательно, и прокаливаемость. Поэтому все легированные стали обладают более высокой прокаливаемостью, чем углеродистые. Критические диаметры углеродистых сталей лежат в пределах 10...20 мм при закалке в воде, тогда как легированные стали могут прокаливаться в сечении до 250...300 мм (это зависит от уровня легирования стали) при закалке в масле.

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.